無刷電機的控制的制作方法
【專利摘要】一種控制無刷電機的方法，該方法包括：感測溫度；使用感測的溫度限定電流限值；以及相繼地激勵和停止激勵電機的繞組，響應于繞組中的電流超過電流限值，該繞組被停止激勵。于是對于較低的感測溫度，較低的電流限值被限定。
【專利說明】無刷電機的控制
【技術領域】
[0001]本發明涉及無刷電機的控制。
【背景技術】
[0002]可能需要在充分低于正常運行溫度的溫度下啟動無刷電機。然而，在相對低溫度下嘗試驅動電機可能會損壞電機的部件。
[0003]用于預加熱電機的方案是已知的，但是通常具有一個或多個缺點。例如，電機可能包括加熱設備，且在電機啟動之前將電機加熱到預定溫度。但是，加熱設備的提供增加了電機的成本。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種控制無刷電機的方法，該方法包括:感測溫度；使用感測的溫度限定電流限值，其中對于較低的感測溫度限定較低的電流限值；以及相繼地激勵和停止激勵電機的繞組，響應于繞組中的電流超過電流限值，該繞組被停止激勵。
[0005]通過相繼地激勵和停止激勵相繞組，功率損失(例如銅損、鐵損和開關損失)用于加熱電機。通過在較低溫度下使用較低電流限值，功率損失較小，且由此熱沖擊可以被避免(其否則將損壞電機的部件)。附加地或替代地，通過在較低溫度下使用較低的電流限值，驅入電機的輸入功率被減少，且由此對于給定負載，電機的速度可以被降低。因此，對電機的部件的損壞可以被避免(其否則在電機被高速驅動的情況下會發生)。
[0006]隨著電機溫度升高，電流限值可以被增大。特別地，電流限值可以在一時間段后被增加或響應于感測的溫度的升高而被增加。通過增加電流限值，相對快速的加熱可以被實現，而不會讓電機承受熱沖擊。附加地或替代地，輸入功率且由此電機的速度可以隨電機加熱而逐步增大。
[0007]該方法可以包括使用感測的溫度限定電流極限被增加的時間段。特別地，對于較低的溫度可限定較長的時間段。結果，在升高電流限值之前，電機在較低溫度下可以被加熱較長時段。這于是可以進一步減輕熱沖擊。
[0008]該方法可包括增大電流限值(例如周期性地增加一固定量或響應于感測溫度的增加而增加)，直到電流限值達到預定閾值。該預定閾值可表示對于相電流的安全操作限值。因此，電流限值可以隨電機加熱而逐漸增大，直到達到安全操作限值的時間。
[0009]該方法可包括沿相同方向激勵相繞組，直到電流限值的該預定閾值已經被達到。通過沿相同方向激勵相繞組，電機的轉子被鎖定在對準位置。電機的加熱可由此在保持轉子在固定位置的同時被實現。因此，對電機的部件的損壞可以被避免(其否則在轉子被旋轉的情況下會發生)。
[0010]電機可以是單向的，且該方法可包括沿向后驅動電機的方向激勵相繞組。無刷電機的轉子通常停止在轉子極相對于定子極略微錯開的位置中。對于單向電機，轉子通常停止在轉子極位于定子極略微前方的位置中。通過沿向后驅動電機的方向激勵相繞組，轉子在停靠在對準位置之前運動通過相對小的角度。因此，在加熱期間轉子的運動可以被最小化。
[0011]該方法可包括在一個或多個驅動時段上相繼激勵和停止激勵繞組，且在每一個驅動時段結束處增加電流限值。感測的溫度于是可被用于限定第一驅動時段的電流限值。該驅動時段可以總體被認為是預加熱時段，在此期間主要目的是加熱電機，而不是高速驅動電機。通過在每個驅動時段的結束處增大電流限值，相對高速的加熱可以在避免熱沖擊的同時被實現。
[0012]感測的溫度可以被用于限定每一個驅動時段的長度和/或驅動時段的總數量。特別地，該方法可包括對于較低的感測溫度，限定較長的驅動時段或較大數量的驅動時段。通過根據溫度限定每一個驅動時段的長度和/或驅動時段的總數量，電機被預加熱的總時段可以被更好地控制。特別地，對于較低的感測溫度，電機被預加熱較長的時間段。
[0013]該方法可包括在每一個驅動時段以相同方向激勵相繞組。結果，電機的轉子被鎖定在對準位置。電機的加熱可由此在保持轉子在固定位置的同時被實現。因此，對電機的部件的損壞可以被避免(其否則在轉子被旋轉的情況下會發生)。同樣，電機可以是單向的，且相繞組可被沿向后驅動電機的方向激勵。因此，電機從停靠位置到對準位置的運動可以被最小化。
[0014]當激勵相繞組時電流可被配置為流過至少一個開關，且當停止激勵相繞組時，電流可被配置為流過至少一個其它開關。由于與開關相關的電阻，每一個開關在傳導電流時散熱。通過確保在激勵期間電流流過至少一個開關，且在停止激勵期間流過至少一個其它開關，在每一個驅動時段中至少兩個不同熱源被建立。因此，更快的加熱可以被實現。當激勵相繞組時電流可被配置為流過第一對開關，且當停止激勵相繞組時，電流可被配置為流過不同的第二對開關。結果，四個熱源可以在每一個驅動時段中被建立。因此，電機的加熱即更好地平衡，又更快。
[0015]本發明還提供一種用于無刷電機的控制系統，該控制系統執行前面段落中的任一段所述的方法。
[0016]本發明還提供一種電機系統，包括無刷電機和根據前述段落所述的控制系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了使本發明可能更容易理解，現在將通過示例參照附圖描述本發明的實施例，附圖中:
[0018]圖1是根據本發明的電機系統的框圖；
[0019]圖2是電機系統的示意圖；
[0020]圖3詳細說明了逆變器響應于由電機系統的控制器發出的控制信號的允許狀態；
[0021]圖4示出了電機系統的電流限制器的示意圖；
[0022]圖5是電機系統執行的啟動例程的流程圖；
[0023]圖6是電機系統執行的向前驅動例程的流程圖；以及
[0024]圖7是電機系統執行的預加熱例程的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]圖1和2的電機系統1由DC電源2供電，并且包括無刷電機3和控制系統4。
[0026]電機3包括四極永磁轉子5，其相對于四極定子6旋轉。導線圍繞定子6纏繞，并且聯接在一起(例如串聯或并聯)以形成單相繞組7。
[0027]控制系統4包括DC鏈濾波器8、逆變器9、門驅動器模塊10、電流傳感器11、霍爾效應傳感器12、溫度傳感器13和控制器14。
[0028]DC鏈濾波器8包括電容C1，電容C1平滑由于逆變器9切換造成的相對高頻波動。
[0029]逆變器9包括將DC鏈電壓聯接到相繞組7的四個功率開關Q1-Q4的全橋。開關Q1-Q4中的每一個包括續流二極管。
[0030]門驅動器模塊10響應于從控制器14接收的控制信號驅動開關Q1-Q4的斷開和閉八口 ο
[0031]電流傳感器11包括位于逆變器9的下部腿(lower leg)上的一對感測電阻Rl, R2。跨每個電阻Rl、R2的電壓被作為電流感測信號I_SENSE_1和I_SENSE_2輸出到控制器14。第一電流感測信號，I_SENSE_1，提供當從右到左驅動時相繞組7中的電流的測量值(如下文詳述)。第二電流感測信號，I_SENSE_2，提供當從左到右驅動時相繞組7中的電流的測量值。
[0032]霍爾效應傳感器12定位在定子6的槽狀開口中，且輸出數字信號HALL，其取決于穿過傳感器12的磁通的方向而為邏輯高或低。HALL信號由此提供轉子5的角度位置的測量值。
[0033]溫度傳感器13包括定位在電機系統1中的熱敏電阻TH1。跨熱敏電阻TH1的電壓被作為溫度信號，TEMP，輸出到控制器14。
[0034]控制器14包括微控制器，微控制器具有處理器15、存儲裝置16和多個外設17 (例如比較器、計時器等)。適當的候選是微芯科技有限公司的PIC16F690微控制器。存儲設備16存儲用于執行處理器15的指令，以及在電機系統1的操作期間由處理器15使用的控制參數和查找表。控制器14負責控制電機系統1的操作并且產生三種控制信號:DIR1，DIR2和FW#。控制信號被輸出到門驅動器模塊10，門驅動器模塊10作為回應驅動逆變器9的開關Q1-Q4的斷開和閉合。
[0035]DIR1和DIR2控制通過逆變器9的電流的方向，因而控制通過相繞組7的電流的方向。當DIR1被拉到邏輯高電平，并且DIR2被拉到邏輯低電平時，門驅動器模塊10閉合開關Q1和Q4，并且斷開開關Q2和Q3，因而使電流被從左到右驅動經過相繞組7。相反地，當DIR2被拉到邏輯高電平，并且DIR1被拉到邏輯低電平時，門驅動器模塊10閉合開關Q2和Q3，并且斷開開關Q1和Q4，因而使電流被從右到左驅動經過相繞組7。相繞組7中的電流因此通過將DIR1和DIR2顛倒來變換電流方向。如果DIR1和DIR2都被拉到邏輯低電平，則門驅動模塊10斷開所有開關Q1-Q4。
[0036]FW#被用于將相繞組7從DC鏈電壓斷開，并且允許相繞組7中的電流繞逆變器9的低壓側回路續流。因此，響應于被拉到邏輯低水平的FW#信號，門驅動器模塊10使高壓側開關Q1，Q3斷開。每一個開關Q1-Q4僅沿單向導通。因此，電流通過低壓側開關Q2，Q4中的一個以及通過低壓側開關Q2，Q4中的另一個的續流二極管續流。一些類型的功率開關(例如M0SEFET)能夠沿兩個方向導通。因此，不是通過續流二極管續流，而是兩個低壓側開關Q2，Q4可閉合，以使得電流通過兩個低壓側開關Q2，Q4續流，即除了斷開兩個高壓側開關Ql，Q3之外，兩個低壓側開關Q2，Q4響應于邏輯低水平的FW#信號閉合。
[0037]圖3總結了開關Q1-Q4響應于控制器14的控制信號的允許狀態。后文中，術語“設置”和“清除”將被用于指示信號已經被分別邏輯拉到高和低水平。
[0038]控制器14包括大量外設17，其被構造為電流限制器20。電流限制器20監控相繞組7中的電流水平，并且在相繞組7中的電流超過電流限值時切換電流限制信號。
[0039]如圖4中所示，電流限制器20包括PWM模塊21、平滑濾波器22、多路轉換器23和比較器24。PWM模塊21、多路轉換器23和比較器24形成控制器14的外設17的一部分。另一方面，平滑濾波器22定位在控制器14的外部。
[0040]PWM模塊21產生脈沖電壓信號，其由控制器14輸出。平滑濾波器22平滑脈沖電壓信號以產生具有規則電壓的參考信號，其然后被輸入到控制器14。PWM模塊21使用由處理器15設定的可變占空比和恒定周期。因此，參考信號的電壓取決于由處理器15設置的占空比。
[0041]多路轉換器23具有兩個輸入，用于選擇兩個電流感測信號I_SENSE_1和1_SENSE_2中的一個。由多路轉換器23進行的選擇響應于穿過相繞組7的電流方向受到處理器15的控制。因此，當DIR1被設置時，多路轉換器23選擇I_SENSE_1，且當DIR2被設置時，多路轉換器23選擇I_SENSE_2。多路轉換器23的輸出被輸送到比較器24。
[0042]比較器24比較電流感測信號的電壓，I_SENSE_1或I_SENSE_2，和參考信號的電壓。當電流感測信號的電壓超過參考信號的電壓時，比較器24輸出被拉到邏輯低的電流限制信號。否則，比較器24輸出被拉到邏輯高的電流限制信號。
[0043]電流限制器20由此在電流感測信號超過參考信號的電壓時切換電流限制信號。由于電流感測信號的電壓直接正比于在相繞組7中的電流，電流限制器20在相繞組7中電流超過電流限值時切換電流限制信號。電流限值由PWM模塊21的占空比限定，該占空比由控制器14的處理器15設置。
[0044]控制器14的存儲設備16存儲電流限值查找表，其包括用于不同溫度的不同的電流限值(即不同的占空比)。如下文所述，控制器14在起動期間使用該表來根據電機系統1內的溫度選擇電流限值。
[0045]在正常運行中，電機系統1在名義溫度范圍內操作。然而，電機系統1可能需要在遠低于該名義溫度范圍的溫度下起動。在相對低的溫度下，如果嘗試使用傳統方法起動電機3，則電機系統1會具有不穩定的現象。此外，如果電機3在低溫下被驅動，電機系統1的部件(例如軸承)可能被損壞。電機系統1由此使用起動例程，其試圖解決這些問題。
[0046]由控制器14使用的起動例程在圖5中示出。控制器14通過首先感測TEMP信號(步驟S30)開始，其提供電機系統1內的溫度的測量值。電機系統1在限定在下閾值，T_MIN和上閾值，Τ_ΜΑΧ之間的溫度范圍上運行。因此，如果在電機系統1內的溫度小于Τ_ΜΙΝ或大于Τ_ΜΑΧ (步驟S31)，控制器14不會嘗試起動電機3。如果溫度大于Τ_ΜΙΝ但是小于預熱閾值，Τ_ΡΗ(步驟S32)，則控制器14將執行預熱例程(步驟S33)。否則，控制器14執行向前驅動例程(步驟S34)。
[0047]向前驅動例程在圖6中示出。控制器14通過首先設置電流限值到上閾值(步驟S35)開始，即控制器14設置電流限制器20的PWM模塊的占空比，使得電流限制信號在相繞組7中的電流超過上閾值時切換。控制器14于是感測HALL信號，以便于確定轉子5停靠的位置(步驟S36)。使用該信息，控制器14沿向前驅動轉子5的方向激勵相繞組7(步驟S37)。為了說明，假設當HALL信號為邏輯低時，響應于從左到右激勵相繞組7，以及當HALL信號為邏輯高時，響應于從右到左激勵相繞組7，轉子5被向前驅動。于是，當HALL信號為邏輯低時，響應于從右到左激勵相繞組7，以及當HALL信號為邏輯高時，響應于從左到右激勵相繞組7，轉子5被向后驅動。
[0048]轉子5和定子6之間的氣隙是不對稱的。結果，轉子5停止在轉子極相對于定子極略微錯開(例如5度機械角度)的位置中。這于是確保，當相繞組7被沿易于向前驅動轉子5的方向激勵時，轉子5沿正確方向旋轉。
[0049]控制器14向前驅動轉子(步驟S37)預定時間段。在該時段中，其在后文中被稱為向前驅動時段，如果轉子5按預期向前旋轉，則HALL信號中將產生一邊沿(步驟S38)。響應于HALL邊沿，控制器14通過顛倒DIR1和DIR2來變換通過相繞組7的電流方向(步驟S39)。一旦將相繞組7換向，控制器14結束起動例程并且執行以傳統方式將轉子5加速的例程。如果在該向前驅動時段中沒有檢測到HALL邊沿，則控制器14假設發生了故障，并且通過清除DIR1和DIR2兩者來關閉電機(步驟S40)。
[0050]當向前驅動轉子5(步驟S37)時，通過相繞組7的電流的幅度在激勵期間升高。當相電流隨后超過電流限值時，電流限制器20切換電流限制信號。響應于電流限制信號的改變，控制器14通過清除FW#續流相繞組7。控制器14續流相繞組7 —續流時段，在該時段中，相繞組7中的電流衰減到低于電流限值的水平。在續流時段結束時，控制器14再次激勵相繞組7。控制器14因此在向前驅動時段中相繼地激勵和續流相繞組7。在電流換向點處(即當HALL邊沿在向前驅動時段中被檢測到時)，相繞組7可以被續流。因此，除了顛倒DIR1和DIR2，控制器14設置FW#，以便于確保逆變器9返回到驅動狀態。
[0051]預熱例程在圖7中示出。控制器14通過使用從TEMP信號獲得的溫度索引電流限制查找表以選擇電流限值而開始(步驟S41)。控制器14于是感測HALL信號，以便于確定轉子5停靠的位置(步驟S42)。控制器14然后沿向后驅動轉子5的方向激勵相繞組7(步驟 S43)。
[0052]如上所述，轉子5停止在轉子極相對于定子極略微錯開的位置中。因此，響應于向后驅動轉子5 (步驟S43)，轉子5在停止在完全對準位置之前，向后旋轉通過小角度(例如5度機械角度)。
[0053]控制器14向后驅動轉子5(步驟S43)持續一預定時間段，其隨后將被稱為向后驅動時段。在該時段中，轉子5被鎖定在完全對準位置。響應于激勵相繞組7，相繞組7中的電流升高。當相電流隨后超過電流限值時，電流限制器20切換電流限制信號。響應于電流限制信號的改變，控制器14停止激勵相繞組7。停止激勵可涉及續流相繞組7。然而，基于下面所述的原因，停止激勵替代地涉及通過清除DIR1和DIR2斷開逆變器9的所有開關Q1-Q4。控制器14停止激勵相繞組7 —停止激勵時段，在該時段中，相繞組7中的電流衰減到低于電流限值的水平。在停止激勵時段結束時，控制器14再次激勵相繞組7。控制器14因此在向后驅動時段中相繼地激勵和停止激勵相繞組7。
[0054]在向后驅動時段結束處，控制器14將電流限值增加一固定量(步驟S44)。控制器14于是將電流限值與上閾值比較(步驟S45)，即當執行向前驅動例程時由控制器14使用的值。如果電流限值對應于上閾值，控制器14通過清除DIR1和DIR2停止驅動轉子5(步驟S46)。由于空氣隙的非對稱性，轉子5于是向前旋轉通過小角度(例如5機械角度)，并且停靠在原始停靠位置。控制器14于是結束預加熱例程，并且執行向前驅動例程(步驟S34)。如果電流限值小于上閾值，則控制器14重復向后驅動轉子的步驟持續向后驅動時段(步驟S43)。轉子5于是繼續被鎖定在對準位置。然而，此時電流限值更大了。在向后驅動時段結束處，控制器14再次增大電流限值(步驟S44)，且將其與上閾值比較(步驟S45)。控制器14于是周期性地增大電流限值，直到達到上閾值，在該點處控制器14終止預加熱例程，并且執行向前驅動例程(步驟S34)。
[0055]通過相繼地激勵和停止激勵相繞組7，與相繞組7 (銅損)、定子6 (鐵損)和功率開關Ql-Q4(傳導和開關損失)相關聯的電力損耗用于加熱電機系統1。貫穿每一個向后驅動時段，轉子5被鎖定在對準位置。因此，除了最初相對于對準位置的運動，轉子5在電機系統1的加熱期間并不旋轉。結果，對電機3的部件(例如軸承)的可能損壞可以被避免(其否則在轉子5被旋轉的情況下會發生)。
[0056]控制器14向后驅動轉子5 —個或多個向后驅動時段。向后驅動時段的數量取決于電機系統1內的初始溫度。特別地，對于較低的溫度，更大數量的向后驅動時段被使用。這于是確保相繞組7被激勵和停止激勵一總時間段，其足以將電機系統1的溫度升高到電機3可以被安全地起動的水平。
[0057]在預加熱例程開始處，控制器14根據電機系統1內的初始溫度選擇電流限值。更特別地，對于較低的溫度，較低的電流限值被選擇。通過根據電機系統1內的初始溫度選擇電流限值，對電機系統1的熱沖擊可以被避免。例如，通過在較低溫度下使用較低的電流限值，在激勵和停止激勵期間產生的功率損失較小。因此，各熱源(例如相繞組7、定子6和功率開關Q1-Q4)的溫度較低，且由此在電機系統1內的溫度梯度較小。結果，熱沖擊可以被避免。
[0058]在預加熱例程執行期間，控制器14周期性地增加電流限值，直到達到上閾值。通過增加電流限值，與激勵和停止激勵相關聯的功率損失增大。結果，各熱源的溫度升高并且由此更快速的加熱可以被實現。電流限值周期性地增大一量值，其確保各熱源的溫度的增加不會大大地超過電機系統1的溫度的增加。結果，熱沖擊仍可以被避免。
[0059]由于功率開關Q1-Q4的電阻，每一個功率開關Q1-Q4在傳導電流時散熱。在相繞組7的激勵期間，第一對功率開關(例如Q1和Q4)被閉合。電流于是流過這兩個開關中的每一個，其進而發散熱量，例如經由固定到每一個開關的散熱器。在相繞組7中的電流超過電流限值的情況下，控制器14停止激勵相繞組7。如上所述，停止激勵可以包括續流相繞組7。然而，如現在將解釋，在停止激勵期間斷開所有開關Q1-Q4存在益處。如果控制器14要續流相繞組7，控制器14將斷開高側開關(例如Q1)。電流于是將繞逆變器9的低側回路流動，即電流將向下流動通過已經閉合的低側開關(例如Q4)，并且向上流動通過另一個低偵岍關(例如Q2)的二極管。因此，另一個功率開關(例如Q2)在停止激勵期間傳導電流。這于是具有建立另一熱源的益處。然而，如果逆變器9的所有功率開關在停止激勵期間斷開，相繞組7中的電流被迫向上穿過另一對功率開關(例如Q2和Q3)的二極管。因此，另外兩個功率開關在停止激勵期間傳導電流，由此建立兩個附加熱源。電機系統1的加熱由此被更好地平衡。特別地，第一對熱源(例如功率開關Q1和Q4)在激勵期間被建立，且不同的第二對熱源(例如功率開關Q2和Q3)在停止激勵期間被建立。除了更平衡地加熱，電機系統1可以被更快速地加熱，而不會增大熱沖擊或潛在損壞功率開關的風險。
[0060]在上述實施例中，在每個向后驅動時段結束處，控制器14將電流限值增加一固定量(步驟S44)。控制器14于是在電流限值已經抵達上閾值時結束預加熱例程(步驟S45)。替代地，不是將電流限值增加一固定量，控制器14可以在每一個向后驅動時段結束處感測TEMP信號，且于是使用感測的溫度來從電流限制查找表中選擇新的電流限值。控制器14于是可以在電流限值對應于上閾值時或電機系統1內的溫度超過閾值時，終止預加熱例程。在該替代方案中，電流限值直接響應于電機系統1內的溫度變化而被調整。因此，如果電機系統1內的溫度以比預期更快或更慢的速度升高的情況下，控制器14能夠通過選擇適當的電流限值來補償。然而，該方案的一個可能的難點是一旦加熱開始，由溫度傳感器13感測的溫度可能不能精確地反映電機系統1的部件的溫度。例如，功率開關Q1-Q4可定位為靠近溫度傳感器13。由功率開關Q1-Q4散發的熱量由此往往首先被溫度傳感器13感受到。另一方面，電機系統1的其他部件可能定位為比功率開關Q1-Q4更遠。結果，溫度傳感器13可在電機系統1的其他部件經歷及其微小或沒有溫度改變的情況下，記錄顯著的溫度變化。原始方案通過隨時間(而不考慮電機系統1內的溫度)逐步增加電流限值克服了這個潛在的問題。
[0061]在上述實施例中，每一個向后驅動時段的長度是相同的。因此，在電流限值的每一個增量之間的時段是相同的。這于是具有簡化由控制器14執行的指令的優點。然而，可能期望在低溫下加熱更長的時段。這可以例如進一步減輕熱沖擊。可以實現該目的的一個方式是使用查找表，其包括用于不同溫度的不同電流限值和不同向后驅動時段。控制器14于是可以在預加熱例程的開始處和每一個向后驅動時段的結束處，使用TEMP信號以索引電流限制查找表，以選擇電流限值和向后驅動時段。
[0062]在每一個向后驅動時段中，控制器14相繼地激勵和停止激勵相繞組7。導致的功率損耗于是用于加熱電機系統1。電機系統1的到各熱源(例如定子6、相繞組7和功率開關Q1-Q4)具有良好傳熱路徑的部件將相對快地變暖。相反，具有差傳熱路徑的部件將相對慢地變暖。因此，在預加熱例程結束處，可能一些部件還沒有抵達安全操作溫度。替代地，那些具有良好傳熱路徑的部件必須被保持在較高溫度較長時段，以便于那些具有差傳熱路徑的部件抵達安全操作溫度。在上述實施例中，每一個向后驅動時段緊跟有另一向后驅動時段(作為預加熱例程的一部分)或向前驅動時段(作為向前驅動例程的一部分)。在替代實施例中，每一個向后驅動時段可以跟有停歇時段，在該時段控制器14通過清除DIR1和DIR2而停止驅動轉子5。結果，在每一個向后驅動時段中產生的熱量具有更長的時間段在電機系統1中傳播，且由此暖和那些具有差傳熱路徑的部件。在停歇時段結束處，控制器14以如上所述相同的方式行進，即控制器增加電流限值(S44)，并且將電流限值與上閾值比較(S45)。控制器14可以在每一個向后驅動時段結束處使用固定停歇時段。替代地，控制器14可以使用取決于電機系統1內的溫度的停歇時段。例如，控制器14可以在較低溫度下使用更長的停歇時段。
[0063]當執行預加熱例程時，控制器14沿向后驅動轉子5的方向激勵相繞組7(步驟S43)。這于是具有轉子5在停靠在完全對準位置之前旋轉通過相對小角度(例如5度機械角度)的優點。可想象，控制器14可替代地沿向前驅動轉子5的方向激勵相繞組7。轉子5于是在停靠在完全對準位置之前將旋轉通過相對大的角度(例如85度機械角度)。無論如何，轉子5的運動仍為相對小的。特別地，轉子5被防止進行整轉。因此，對電機系統1的部件的可能損壞可以被避免(其否則在轉子5高速地自由旋轉的情況下會發生)。
[0064]在上述每一個實施例中，預加熱例程包括激勵和停止激勵相繞組7 —時間段，其足以將轉子5鎖定在對準位置。這于是防止對電機系統1的部件的損壞(其否則在轉子5旋轉的情況下會發生)。然而，取決于電機系統1的設計，以及需要起動的電機系統1所處的溫度，可能不需要將轉子5鎖定在對準位置。相反，電機3可以以傳統方式起動并且向前驅動。無論如何，如果電機3在較低溫度下被以相對高速地驅動，對部件的損壞仍會發生。因此，可能希望在較低溫度下以較低速度驅動電機3。附加地或替代地，熱沖擊可能仍是問題。因此，控制器14可以繼續使用取決于電機系統1內的溫度的電流限值。特別地，對于較低的溫度可采用較低的電流限值。通過使用較低的電流限值，驅入電機3的輸入功率被減少，且由此對于給定負載，電機3的速度同樣被降低。因此，對電機系統1的部件的損壞可以被避免(其否則在電機3高速驅動的情況下會發生)。附加地，通過使用較低的電流限值，功率損失被降低，且由此各熱源的溫度被降低。因此，熱沖擊可以被避免。當電機系統1的溫度升高時，控制器14可以增大電流限值，例如周期性地增加一固定量或響應于電機系統1內的溫度改變而增加。
[0065]上文參考的是預加熱單相永磁體無刷電機3。然而，上述預加熱例程可以同樣用于預加熱其他類型的無刷電機，包括但不限于多相電機和開關磁阻電機。
【權利要求】
1.一種控制無刷電機的方法，該方法包括: 感測溫度； 使用感測的溫度限定電流限值，其中較低的電流限值限定用于較低的感測溫度；以及 相繼地激勵和停止激勵電機的繞組，響應于繞組中的電流超過電流限值，該繞組被停止激勵。
2.如權利要求1所述的方法，其中該方法包括在一時間段已經過去或響應于感測的溫度的升高而增大電流限值。
3.如權利要求2所述的方法，其中該方法包括增大電流限值，直到已經達到用于電流限值的預定閾值。
4.如權利要求3所述的方法，其中該方法包括沿相同方向激勵相繞組，直到已經達到用于電流限值的該預定閾值。
5.如權利要求4所述的方法，其中電機是單向的，且該方法包括沿向后驅動電機的方向激勵相繞組。
6.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中該方法包括在一個或多個驅動時段上相繼激勵和停止激勵繞組，且在每一個驅動時段結束處增大電流限值。
7.如權利要求6所述的方法，其中該方法包括使用感測的溫度來限定每一個驅動時段的長度或驅動時段的數量。
8.如權利要求7所述的方法，其中該方法包括對于較低的感測溫度，限定較長的驅動時段或較大數量的驅動時段。
9.如權利要求6-8中任一項所述的方法，其中該方法包括在每一個驅動時段從始至終以相同方向激勵相繞組。
10.如權利要求9所述的方法，其中電機是單向的，且該方法包括沿向后驅動電機的方向激勵相繞組。
11.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中當激勵相繞組時電流被配置為流過至少一個開關，且當停止激勵相繞組時，電流被配置為流過至少一個其它開關。
12.如權利要求11所述的方法，其中當激勵相繞組時電流被配置為流過第一對開關，且當停止激勵相繞組時，電流被配置為流過不同的第二對開關。
13.—種用于無刷電機的控制系統，該控制系統執行前述權利要求中任一項所述的方法。
【文檔編號】H02P1/04GK104427921SQ201380035660
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月20日 優先權日:2012年7月3日
【發明者】S.格里塞姆, D.霍克 申請人:戴森技術有限公司